CN114646444A - 变质量振动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变质量振动试验装置，包括：振动激励系统、变质量系统以及牵引系统；振动激励系统包括：振动台和试验工装，试验工装水平设置，振动台的顶部与试验工装的底部紧固连接；变质量系统包括：固定质量块和滑动质量块，固定质量块和滑动质量块沿主振方向依次设置；固定质量块与试验工装的顶部紧固连接，滑动质量块与试验工装的顶部滑动配合，滑动质量块沿主振方向做往返运动；固定质量块靠近滑动质量块的一侧设置有电磁铁，电磁铁与滑动质量块磁吸配合；牵引系统与滑动质量块远离固定质量块的一侧紧固连接。本发明有助于实现对变质量结构的振动环境模拟，有助于开展多次分离的变质量试验，从而有助于提高使用的扩展性。

Description

变质量振动试验装置

技术领域

本发明涉及振动环境模拟试验技术领域，具体地，涉及一种变质量振动试验装置。

背景技术

振动试验是考核结构设计合理性，暴露产品潜在故障的最常用也最有效的试验方法。尤其是对于航空航天、轨道交通、汽车等运载工具来说，模拟其实际工况的振动试验更是必不可少。

在常规的振动试验过程中，试验件通常为结构件，并且要牢固安装在振动台动圈或者水平滑台上，不允许试验件在振动试验期间发生不可控的运动。当试验件为机构时，试验件组成结构会发生相对运动，使得振动试验难以按照给定条件进行控制或者是控制曲线出现明显超差，从而造成振动试验中断。出于安全因素考虑，对于试验件在振动试验期间出现分离的现象，在振动试验期间更是绝对不允许。

但是，对于航天器、飞机、装甲车等军用装备来说，在实际运行工况下进行部件分离或者发射导弹是其主要的功能之一。

现有公开号为CN201359557的中国专利，其公开了一种应用于大型试件的水平振动试验系统。其包括振动发生器和至少两个沿振动发生器运动方向依次排列的水平滑台，且各水平滑台滑板运动方向与振动发生器运动方向一致，一水平滑台与振动发生器连接，另一水平滑台包括水平滑板、静压导轨、导轨盖板和导轨座，导轨盖板设置于导轨座上端，两者之间形成一可容纳静压导轨的容置槽，且静压导轨可于该容置槽内沿垂直于导轨纵轴的方向滑动，静压导轨上端面与导轨盖板上端面基本平齐，水平滑板与静压导轨上端的导轨活动部件紧固连接。

发明人认为在实验室模拟给定振动环境和分离加速度的复合环境试验，现有技术在这种振动环境下的振动试验领域尚且不足以满足变质量振动试验的要求，需要提供一种更合理的试验装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种变质量振动试验装置。

根据本发明提供的一种变质量振动试验装置,包括：振动激励系统、变质量系统以及牵引系统，所述变质量系统设置在所述振动激励系统上，所述牵引系统设置在所述振动激励系统外；所述振动激励系统包括：振动台和试验工装，所述试验工装水平设置，所述振动台的顶部与所述试验工装的底部紧固连接；所述变质量系统包括：固定质量块和滑动质量块，所述固定质量块和所述滑动质量块沿主振方向依次设置；所述固定质量块与所述试验工装的顶部紧固连接，所述滑动质量块与所述试验工装的顶部滑动配合，所述滑动质量块沿主振方向做往返运动；所述固定质量块靠近所述滑动质量块的一侧设置有所述电磁铁，所述电磁铁与所述滑动质量块磁吸配合；所述牵引系统与所述滑动质量块远离所述固定质量块的一侧紧固连接。

优选地，所述试验工装底部设置有两个所述振动台；任一所述振动台均包括动圈和水平滑台，所述振动台的动圈或水平滑台与所述试验工装的底部紧固连接。

优选地，所述试验工装的顶部设置有导轨，所述滑动质量块的底部设置有滑块；所述导轨与所述滑块滑动配合，所述导轨的导轨方向与主振方向一致。

优选地，所述滑动质量块底部的滑块包括四个滑块，38.74KN动载荷或83.06KN静载荷。

优选地，所述牵引系统包括：牵引绳、定滑轮及支架以及重物；所述牵引绳的一端与所述滑动质量块远离所述固定质量块的一侧紧固连接，另一端通过所述定滑轮及支架与所述重物连接。

优选地，位于所述滑动质量块和所述定滑轮及支架之间的所述牵引绳处于水平状态；位于所述定滑轮及支架和所述重物之间的所述牵引绳处于竖直状态。

优选地，所述重物所产生的牵引力小于所述电磁铁所产生的电磁力。

优选地，所述重物的质量根据所述滑动质量块的分离加速度调整。

优选地，所述定滑轮及支架与所述振动激励系统之间的距离根据所述重物与地面之间高度和所述滑动质量块掉落安全距离来确定。

优选地，所述电磁铁包括两块电磁铁，所述电磁铁的的磁力能够克服480kg物质的重力。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过振动激励系统、变质量系统以及牵引系统的配合，有助于实现对变质量结构的振动环境模拟，有助于开展多次分离的变质量试验，从而有助于提高使用的扩展性。

2、本发明通过将试验件分为固定质量块和滑动质量块，有助于开展多次分离的变质量试验，有助于提高整体装置安装简易性，有助于方便维护试验装置，从而有助于降低试验成本。

3、本发明通过滑动质量块与牵引系统的配合，有助于开展多次分离的变质量试验，有助于提高试验精准性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现变质量振动试验装置整体结构的轴测图；

图2为本发明主要体现变质量振动试验装置整体结构的正视图。

图中所示：

振动台1 试验工装2 固定质量块3

滑动质量块4 电磁铁5 导轨6

牵引绳7 定滑轮及支架8 重物9

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种变质量振动试验装置，包括振动激励系统、变质量系统以及牵引系统，变质量系统设置在振动激励系统上，牵引系统设置在振动激励系统外。振动激励系统包括：振动台1和试验工装2，试验工装2水平设置，振动台1的顶部与试验工装2的底部紧固连接。变质量系统包括：固定质量块3和滑动质量块4，固定质量块3和滑动质量块4沿主振方向依次设置。固定质量块3与试验工装2的顶部紧固连接，滑动质量块4与试验工装2的顶部滑动配合，滑动质量块4沿主振方向做往返运动。固定质量块3靠近滑动质量块4的一侧设置有电磁铁5，电磁铁5与滑动质量块4磁吸配合。牵引系统与滑动质量块4远离固定质量块3的一侧紧固连接。

如图2所示，本发明针对变质量试验件提供试验装置，振动试验期间试验件一般包括结构不变的部分和分离的部分，不变的部分即为固定质量块3，分离的部分即为滑动质量块4，且滑动质量块4的质量可调整。本发明可实现对变质量结构的振动环境模拟，还可以开展多次分离的变质量试验，具有较好的试验扩展性。本发明同时具有安装简单、维护方便、成本低廉以及可扩展性好等特点。

振动激励系统由两台10T振动台1和试验工装2构成。试验工装2底部设置有两台振动台1，有助于试验工装2更加稳定。任一振动台1均包括动圈和水平滑台，振动台1的动圈或水平滑台与试验工装2的底部通过M12螺钉紧固连接。

变质量系统由固定质量块3、滑动质量块4以及电磁铁5构成。固定质量块3通过M10螺钉固定在试验工装2的顶部。

试验工装2的顶部设置有导轨6，导轨6的导轨方向与主振方向一致。滑动质量块4的底部设置有滑块。导轨6与滑块滑动配合，滑动质量块4沿导轨6的导轨方向做往返运动。滑动质量块4底部的滑块包括四个滑块，单个滑块可承受38.74KN动载荷或83.06KN静载荷。

电磁铁5包括两块电磁铁。电磁铁5通电后，两块电磁铁5能够产生480kg的吸力，使得固定质量块3与滑动质量块4在横向能够紧密连接，而滑动质量块4的底部滑块与导轨6滑动配合，能够使得滑动质量块4能够在主振方向上按照给定的振动条件进行往返运动。

牵引系统包括：牵引绳7、定滑轮及支架8以及重物9。牵引绳7的一端与滑动质量块4远离固定质量块3的一侧紧固连接，另一端通过定滑轮及支架8与重物9连接。位于滑动质量块4和定滑轮及支架8之间的牵引绳7处于水平状态；位于定滑轮及支架8和重物9之间的牵引绳7处于竖直状态。

当电磁铁5断电后，固定质量块3和滑动质量块4之间的吸力瞬间消失，滑动质量块4在牵引绳7传递的重物9的重力作用下，沿着导轨6迅速分离，并掉落在振动台1之外的安全区域。

重物9所产生的牵引力小于电磁铁5所产生的电磁力，且重物9的质量根据滑动质量块4的分离加速度调整。或者重物9先不悬挂在牵引绳7上，不让牵引系统对滑动质量块4产生干扰。

定滑轮及支架8与振动激励系统之间的距离根据重物9与地面之间高度和滑动质量块4掉落安全距离来确定，确保滑动质量块4不会与振动台1发生碰撞。

本发明的安装试验步骤包括如下步骤：

S1，将已经安装了导轨6的试验工装2固定到振动台1的工作台面上；

S2，将固定质量块3固定在试验工装2上，并将电磁铁5固定在固定质量块3靠近导轨6的一侧，电磁铁5通电；

S3，将滑动质量块4底部的滑块套在导轨6上，并滑动至电磁铁5；

S4，将牵引绳7固定在滑动质量块4远离固定质量块3的一侧，并通过定滑轮及支架8与重物9连接；

S5，开始振动试验，在要求的时候，对电磁铁5断电，滑动质量块4在牵引力的作用下与固定质量块3分离，并掉落在振动台1之外的安全区域。

本发明可实现对变质量结构的振动环境模拟，还可以开展多次分离的变质量试验，具有较好的试验扩展性。本发明同时具有安装简单、维护方便、成本低廉以及可扩展性好等特点。

本发明能够应用在模拟三方向的变质量振动试验，且适用于不同尺寸、不同质量、不同分离加速度的变质量试验件，也适用于并联式或者串联式的多次分离变质量振动试验。

工作原理

电磁铁5通电后，使得固定质量块3与滑动质量块4在横向能够紧密连接，而滑动质量块4的底部滑块与导轨6滑动配合，能够使得滑动质量块4能够在主振方向上按照给定的振动条件进行往返运动。当电磁铁5断电后，固定质量块3和滑动质量块4之间的吸力瞬间消失，滑动质量块4在牵引绳7传递的重物9的重力作用下，沿着导轨6迅速分离，并掉落在振动台1之外的安全区域。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种变质量振动试验装置，其特征在于，包括：振动激励系统、变质量系统以及牵引系统，所述变质量系统设置在所述振动激励系统上，所述牵引系统设置在所述振动激励系统外；

所述振动激励系统包括：振动台(1)和试验工装(2)，所述试验工装(2)水平设置，所述振动台(1)的顶部与所述试验工装(2)的底部紧固连接；

所述变质量系统包括：固定质量块(3)和滑动质量块(4)，所述固定质量块(3)和所述滑动质量块(4)沿主振方向依次设置；

所述固定质量块(3)与所述试验工装(2)的顶部紧固连接，所述滑动质量块(4)与所述试验工装(2)的顶部滑动配合，所述滑动质量块(4)沿主振方向做往返运动；

所述固定质量块(3)靠近所述滑动质量块(4)的一侧设置有所述电磁铁(5)，所述电磁铁(5)与所述滑动质量块(4)磁吸配合；

所述牵引系统与所述滑动质量块(4)远离所述固定质量块(3)的一侧紧固连接。

2.如权利要求1所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述试验工装(2)底部设置有两个所述振动台(1)；

任一所述振动台(1)均包括动圈和水平滑台，所述振动台(1)的动圈或水平滑台与所述试验工装(2)的底部紧固连接。

3.如权利要求1所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述试验工装(2)的顶部设置有导轨(6)，所述滑动质量块(4)的底部设置有滑块；

所述导轨(6)与所述滑块滑动配合，所述导轨(6)的导轨方向与主振方向一致。

4.如权利要求3所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述滑动质量块(4)底部的滑块包括四个滑块，单个滑块最大承受38.74KN动载荷或83.06KN静载荷。

5.如权利要求1所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述牵引系统包括：牵引绳(7)、定滑轮及支架(8)以及重物(9)；

所述牵引绳(7)的一端与所述滑动质量块(4)远离所述固定质量块(3)的一侧紧固连接，另一端通过所述定滑轮及支架(8)与所述重物(9)连接。

6.如权利要求5所述的变质量振动试验装置，其特征在于，位于所述滑动质量块(4)和所述定滑轮及支架(8)之间的所述牵引绳(7)处于水平状态；

位于所述定滑轮及支架(8)和所述重物(9)之间的所述牵引绳(7)处于竖直状态。

7.如权利要求5所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述重物(9)所产生的牵引力小于所述电磁铁(5)所产生的电磁力。

8.如权利要求5所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述重物(9)的质量根据所述滑动质量块(4)的分离加速度调整。

9.如权利要求5所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述定滑轮及支架(8)与所述振动激励系统之间的距离根据所述重物(9)与地面之间高度和所述滑动质量块(4)掉落安全距离来确定。

10.如权利要求1所述的变质量振动试验装置，其特征在于，所述电磁铁(5)包括两块电磁铁，所述电磁铁(5)的磁力能够克服480kg物质的重力。

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